技術(shù)優(yōu)享丨膜生物反應(yīng)器的組成與工藝

在污水處理，水資源再利用領(lǐng)域，MBR又稱膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor ),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。

反應(yīng)器介紹

膜-生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor,MBR)為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機(jī)負(fù)荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥量。主要利用膜分離設(shè)備截留水中的活性污泥與大分子有機(jī)物。膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高;污泥齡(SRT)可延長至30天以上。

膜生物反應(yīng)器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水深度凈化，同時(shí)硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)能充分繁殖，其硝化效果明顯，對(duì)深度除磷脫氮提供可能。

反應(yīng)器用途

污水處理:中國是一個(gè)缺水國家,污水處理及回用是開發(fā)利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業(yè)污水通過膜生物反應(yīng)器等設(shè)備處理之后,將其用于綠化、沖洗、補(bǔ)充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質(zhì)要求的用途。城市污水、工業(yè)污水就近可得,可免去長距離輸水，而實(shí)現(xiàn)就近處理實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，同時(shí)污水經(jīng)過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導(dǎo)致污染地下水源。污水回用已經(jīng)在世界上許多缺水的地區(qū)廣泛采用,被認(rèn)為21世紀(jì)污水處理最實(shí)用技術(shù)。進(jìn)出水水質(zhì)比較: 一般城市污水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì):BOD5<300mg/l ;CODcr<500mg/l ;SS<300mg/l ;T-N<45mg/l 出水水質(zhì):BOD5<10mg/l ;NH4-N<10.0mg/l; CODcr〈30mg/l ;濁度<5NTU;總大腸細(xì)菌總數(shù)<3個(gè)/L ; 膜的種類繁多,按分離機(jī)理進(jìn)行分類,有反應(yīng)膜、離子交換膜及滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

組成部分

進(jìn)水井

進(jìn)水井里設(shè)置溢流口和進(jìn)水閘門，在來水量超過系統(tǒng)負(fù)荷或者處理系統(tǒng)發(fā)生事故的情況 下，關(guān)閉進(jìn)水閘門，污水直接通過溢流口就近排入河道或者市政管網(wǎng)。

格柵

污水中經(jīng)常含有大量雜物，為了保證MBR系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須將各種纖維、渣物、廢 紙等雜物攔截在系統(tǒng)之外，因此在系統(tǒng)前設(shè)置格柵,定期將柵渣清理干凈。

調(diào)節(jié)池

收集的污水水量和水質(zhì)都是隨著時(shí)間變化的，為了保證后續(xù)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低 運(yùn)行負(fù)荷，需要對(duì)污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)解，因此在進(jìn)入生物處理系統(tǒng)前設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池內(nèi)需要定期清理沉淀物。調(diào)節(jié)池一般設(shè)置溢流，在負(fù)荷過大的情況下，保證系統(tǒng) 的運(yùn)行正常。

MBR反應(yīng)池

在MBR反應(yīng)池里進(jìn)行著有機(jī)污染物的降解和泥水的分離。作為處理系統(tǒng)的核心部分，反應(yīng)池里面包括微生物菌落、膜組件、集水系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)。

消毒裝置

根據(jù)出水的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有消毒裝置，可自動(dòng)控制加藥量。

計(jì)量裝置

為了能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行良好，需要采用一定的計(jì)量裝置進(jìn)行系統(tǒng)的參數(shù)控制。計(jì)量控制儀器包括流量計(jì)和水表等。

電控裝置

電控箱安裝于設(shè)備機(jī)房內(nèi)。主要控制進(jìn)水泵、風(fēng)機(jī)和抽吸泵。控制有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種形式。進(jìn)水泵在PLC控制下，根據(jù)各反應(yīng)池水位情況，自動(dòng)運(yùn)行。抽吸泵運(yùn)行按預(yù)設(shè)時(shí)間周期間歇控制，當(dāng)MBR反應(yīng)池低水位時(shí)，抽吸泵自動(dòng)停止，以保護(hù)膜組器。

反應(yīng)器工藝

膜生物反應(yīng)器(MBR)是楊造燕教授及其領(lǐng)導(dǎo)的科研小組歷經(jīng)10年時(shí)間研究開發(fā)出來的新型污水生物裝置裝置,該技術(shù)被稱為"21世紀(jì)的水處理技術(shù)",該項(xiàng)目曾被列為國家八·五、九·五重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目并被國家列為"中國21世紀(jì)議程實(shí)施能力及可持續(xù)發(fā)展實(shí)用新技術(shù)",此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平,部分指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合,其起源是用膜分離技術(shù)取代活性污泥法中的二沉池,進(jìn)行固液分離。這種工藝不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的,而且具有污水三級(jí)處理傳統(tǒng)工藝不可比擬的優(yōu)點(diǎn):

1、高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現(xiàn)了污水資源化。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力聽留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。

3、由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級(jí)處理的全部工藝設(shè)施,因此可大幅減少占地面積,節(jié)省土建投資。

4、利于硝化細(xì)菌的截留和繁殖,系統(tǒng)硝化效率高。通過運(yùn)行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由于泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率。

6、反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。

7、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC控制,操作管理方便

膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積小;易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡單。80年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規(guī)模從6m3/d至 13000m3/d不等。

我國對(duì)MBR的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。 國內(nèi)對(duì)MBR的研究大致可分為幾個(gè)方面:(1)探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)合式工藝、兩相厭氧工藝;(2)影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性;(3)擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業(yè)廢水(石化污水、印染廢水等)，但以生活污水的處理為主。

在我國，MBR同時(shí)應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究。 這些研究結(jié)果都表明:MBR對(duì)各種高濃度有機(jī)廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達(dá)到良好的去除效果。

我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，不足世界平均水平的1/4。在我國600多個(gè)城市中，有300余座城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有100余個(gè)，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經(jīng)濟(jì)損失約2000億元人民幣。華北地區(qū)人均水資源占有量只有250-480m3/人.年，低于全國人均水平的1/5，這一地區(qū)的所有城市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機(jī)的重要措施之一。膜生物反應(yīng)器技術(shù)以其優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)被認(rèn)為是具有較好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的節(jié)水技術(shù)而倍受關(guān)注。盡管還存在較高的運(yùn)行費(fèi)用問題，但隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會(huì)隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發(fā)等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各種新型膜生物反應(yīng)器的開發(fā)也使真運(yùn)行費(fèi)用大大降低，如在低壓下運(yùn)行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統(tǒng)的好氧加壓膜生物反應(yīng)器相比，其運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降。因此，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用范圍必將越來越廣。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天，MBR已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⑹切率兰o(jì)替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的有力競爭者。